聚羧酸系减水剂研发趋势分析

      聚羧酸系减水剂的快速发展和应用使得工程师们积累了大量的工程实践经验，同时也遇到了各种各样的问题，日后的任务主要集中在：

     （1）降低聚羧酸减水剂原材料成本，丰富高性能大单体原料的品种。

     （2）开发聚羧酸系减水剂系列产品以解决混凝土工作性（流变性及流动保持性能）的不同需求。

     （3）解决聚羧酸系减水剂与其他品种外加剂、水泥、掺和料、不良骨料的适应性问题。

     （4）开发新品种聚羧酸减水剂，解决高强度混凝土容易出现的早期裂缝问题。

     由于聚羧酸系减水剂的分子结构具有可设计的优点，针对以上种种问题，我们建议今后可以从以下几个方面开展研究工作。

     一、原材料方面

     目前，合成聚羧酸系减水剂所用的单体主要有不饱和酸、聚氧乙烯类大单体、烯丙基磺酸盐以及丙烯酸酯等四类。聚羧酸系减水剂的主要作用机理为空间位阻斥力，而发挥此作用的功能基团是聚氧乙烯大单体侧链，所以如何开发出低成本、且具有较高聚合活性的聚醚大单体，使之合成出性能优异的聚醚减水剂是很重要的研发方向之一。

     如何控制大单体的头部双键结构及其产生的“诱导效应和共轭效应”，将对大单体的聚合活性产生影响，进一步影响减水剂的性能。

     二、合成新技术方面

     对生产工艺的控制和对聚合条件的改善是生产出性能优异产品的保证，主要体现在低温聚合技术和自动化合成新技术两方面：

     （1）低温聚合技术

     低温聚合技术（0℃~30℃）是通过聚合过程中引发剂体系的改变来实现的，即在过氧类引发剂中加入还原剂使之形成氧化还原引发体系，从而使产生的自由基可降低分解活化能，有利于聚合反应在较低的温度下进行，有利于节约能源，同时可改善聚合物性能。

     （2）自动化合成新技术

     企业的目标是产品达到高质量、高产能和低污染，然而聚羧酸系减水剂的生产存在着原料贵、釜温滞后大、温度难于控制以及不同工艺阶段控温不同、加料量和速度要求控制精确等难题。这些问题可以通过采用工业自动化技术，实现计算机自动控制工艺生产过程，减少劳动量，节约成本。目前国内已有江苏博特新材料有限公司、山东省建筑科学研究院、广东瑞安科技实业有限公司、浙江五龙新材股份有限公司等一批大型企业实行了全自动化生产，产品质量稳定性大大提高，取得了良好的技术经济效果。

     三、分子结构设计方面

     众所周知，聚羧酸系减水剂的分子结构自由度相当大，合成时可控制的参数多、高性能化的潜力大。根据市场的需求，聚羧酸系减水剂已从早期的减水型向功能型方向发展。随着研究工作的不断深入，聚羧酸系减水剂将进一步向高性能、多功能化、生态化、国际标准化的方向发展。今后还可以从以下几个方面来开展研究工作：

     （1）早强型聚羧酸系减水剂：满足节能减排需求，大幅度降低混凝土水胶比，通过改变聚羧酸减水剂侧链结构，比如增加甲基等侧基的密度来激发水泥的水化速度来提高混凝土的早期强度。

     （2）交联缓释聚羧酸系减水剂：这种减水剂是通过丙烯酸主链和聚乙二醇单甲基醚形成部分交联，或在减水剂主链上引入可以在强碱介质中缓慢释放羧酸基团的第三单体，来提高聚羧酸系减水剂的保坍性能。

     （3）减缩型聚羧酸系减水剂：将小分子减缩剂接枝到聚羧酸主链上，或通过聚羧酸外加剂与减缩剂的复配，达到大幅度减少混凝土早期收缩的目的。

     （4）带-PO43-基团的聚羧酸系减水剂：将-PO43-基团作为侧基接枝到聚羧酸主链上，因-PO43-基团的负电性要强于-COO-，使聚羧酸系减水剂的吸附能力增强，分散性能提高。